la cabane  • le Livre d'or
Brazzarail (28522034145).jpg Actualités, astuces, statistiques et une interview, lisez la dernière Gazette de Vikidia ! DessinInterview.png

Quark

« Quark » expliqué aux enfants par Vikidia, l’encyclopédie junior
Aller à : navigation, rechercher
Un proton et sa structure
Un neutron et sa structure

Les protons et les neutrons ne sont pas considérés comme des particules « élémentaires », c'est-à-dire des objets qui ne peuvent pas être « coupés », décomposés en particules plus petites ; car ils sont constitués de quarks. Le quark est, en revanche, un constituant élémentaire de la matière : en effet, on ne connaît pas d'autres particules constituant elles-mêmes les quarks.

Les quarks sont trop petits pour être mesurés, cependant on a pu établir leur masse. Le quark le plus grand est aussi lourd qu'un atome d'or, le quark le plus léger est quant à lui 35 000 fois plus lèger.

Ils ne peuvent se combiner qu'avec un ou deux autres quarks, un groupe de quarks est appelé un hadron. Des hadrons composés de trois quarks sont appelés des baryons, les hadrons composés d'un quark et d'un antiquark sont appelées mésons.

La théorie des quarks est découverte en 1964 par les physiciens américains Murray Gell-Mann et George Zweig

Famille de quarks[modifier | modifier le wikicode]

On connaît aujourd'hui différentes sortes de quarks : 6 exactement. Ils sont :

  • le quark « Up »
  • le quark « Down »
  • le quark « Charm »
  • le quark « Strange »
  • le quark « Top/Truth »
  • le quark « Bottom/Beauty »

Dans la nature, la matière que l'on connaît est constituée de quarks « Up » et « Down », qui sont les plus courants. Les autres quarks sont observés par exemple dans des accélérateurs de particules.

Caractéristiques[modifier | modifier le wikicode]

Charge électrique[modifier | modifier le wikicode]

Il faut 3 quarks pour former un neutron (de charge électrique nulle) ou un proton (de charge électrique +1). Les quarks sont donc électriquement chargés, mais leurs charges sont des fractions :

  • charge de « Up », « Charm » et « Top/Truth » : +2/3
  • charge de « Down », « Strange » et « Bottom/Beauty » : -1/3

Ainsi :

  • 2 quarks « Up » + 1 quark « Down » donnent une charge électrique égale à 1, qui est celle du proton ;
  • 1 quark « Up » + 2 quarks « Down » donnent une charge électrique nulle, correspondant à celle du neutron.

Poids[modifier | modifier le wikicode]

Le poids des quarks varie en fonction de leur type, mais nous pouvons dire qu'il est compris, tous types confondus, entre 2.6745*10−27 g et 1.4264*10−26 g. Le plus léger est le quark « Up » ; le plus lourd, le quark « Top/Truth ».

Couleur[modifier | modifier le wikicode]

Chaque quark possède une troisième caractéristique, un peu plus spéciale et exotique que les deux précédentes : sa couleur. Bien sûr, il ne s'agit pas des couleurs que nous connaissons, car celles-ci sont formées par les atomes et les molécules. Le terme « couleur » est ici utilisé pour caractériser de quelle façon le quark réagit à l'interaction forte (voir plus loin).

Interactions[modifier | modifier le wikicode]

Les quarks sont chargés électriquement : ils sont soumis à l'interaction électromagnétique, qui tend à repousser les charges de même signe et à attirer celles qui sont opposées. Il est donc nécessaire, pour assurer la cohésion de la particule formée (proton ou neutron), d'avoir une force plus importante que l'interaction électromagnétique : sinon, le proton ou le neutron éclaterait ! Cette force est l'interaction forte, elle est utilisée pour la production d'énergie dans les centrales nucléaires.

Selon la physique des particules, chaque interaction fondamentale (force forte, électromagnétique et faible) possède une petite particule qui doit transmettre cette interaction. Pour l'interaction électromagnétique, par exemple, il s'agit du photon. Pour l'interaction forte, il s'agit du gluon. Ces gluons réagissent en fonction de la « couleur » du quark ; ici, un extrait de Wikipédia expliquant clairement la notion de couleur :

À chaque quark correspond une antiparticule, nommée anti-quark, de même masse, mais de charge électrique opposée et de charge de couleur complémentaire, appelée anti-couleur : un anti-quark peut ainsi être « anti-rouge », « anti-vert » ou « anti-bleu ». Le terme de couleur n'a ici rien à voir avec son sens usuel, c'est une analogie. Il n'a cependant pas été choisi au hasard : en effet, il rend compte du fait que l'on n'observe jamais de quark seul. On explique ça en termes de couleur : à cause du phénomène de confinement des quarks1, on ne peut observer que des particules « blanches », c'est-à-dire formée par exemple de trois quarks rouge, bleu et vert [...] — qui en synthèse additive des couleurs donnent une lumière blanche —, ou de deux quarks de couleurs complémentaires, comme rouge et anti-rouge [...].
Source : cette page a été partiellement adaptée de la page Quark de Wikipédia.

Particularités[modifier | modifier le wikicode]

Le savais-tu.png
Le savais-tu ?
Quarks dans l'Univers
On n'en a encore jamais observé, mais il pourrait exister des étoiles ... entièrement constituées de quarks ! Les étoiles habituelles sont composées de gaz (hydrogène et hélium principalement) ; on connaît aussi les étoiles à neutrons, qui sont (comme leur nom l'indique) uniquement composées de neutrons. Les "étoiles à quarks" correspondraient à un état encore plus comprimé de la matière, où des structures plus élaborées que les quarks (comme des neutrons) ne pourraient se former.

Notes[modifier | modifier le wikicode]

  1. C'est-à-dire que les quarks sont regroupés 3 par 3 dans un espace minuscule, et qu'il est donc difficile de les observer séparément. C'est le phénomène de confinement.
Portail des sciences — Tous les articles sur la physique, la chimie et les grands scientifiques.